(57)【要約】【課題】本発明は、薄型で且つ部分調光が可能な面光源装置を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、出光面側に円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部を備えるレンズシートと、上記レンズシートの裏面側に形成され、上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されるＬＥＤ光源と、上記レンズシートの裏面側の上記ＬＥＤ光源が配置されていない位置に形成される反射層と、を有することを特徴とする面光源装置を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出光面側に円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部を備えるレンズシートと、
前記レンズシートの裏面側に形成され、前記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されるＬＥＤ光源と、
前記レンズシートの裏面側の前記ＬＥＤ光源が配置されていない位置に形成される反射層と、
を有することを特徴とする面光源装置。
【請求項２】
前記凹状レンズ部と対応する位置に形成される凸部を有し、前記凹状レンズ部および前記凸部が嵌合するように配置される拡散板を有することを特徴とする請求項１に記載の面光源装置。
【請求項３】
前記凹状レンズ部の凹部の断面形状の頂部の角度が、６０°〜１００°の範囲内であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の面光源装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の面光源装置と、
前記面光源装置の前記レンズシートの出光面側に配置された表示パネルと、
を有することを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型で且つ部分調光が可能な面光源装置および表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示パネルを背面側から照射する面光源装置が広く普及している（例えば、特許文献１
〜２）。面光源装置は、大別すると、光学部材の直下に光源を配置する直下型と、光学部材の側方に光源を配置するエッジライト型とに分類される。
【０００３】
近年、ＬＥＤ光源を用いたバックライトの普及に伴い、面光源装置には、出射光量の面内分布（面内輝度）の均一化等に加えて、部分調光（ローカルディミング）を可能にすることが求められている。上記「ローカルディミング」とは、光源をいくつかのエリアに分け、それぞれのエリアの発光を独立して制御することであり、具体的には、画面内の黒い部分では輝度を抑え、明るい部分では輝度を高くするといった発光制御を行うものである。このようなローカルディミングを可能とすることにより、光の利用効率の向上や、表示画像の鮮明化等を可能にするという利点が認められている。
【０００４】
このようなローカルディミングを達成する観点から、既存のエッジライト型の面光源装置では光源が側方にしかなく、高精度でエリアごとの発光を制御するローカルディミングを行うことは困難であり、直下型の面光源装置が多く採用されてきた。しかしながら、従来使用される直下型の面光源装置では、面内輝度の均一化を図る必要があるため、面光源装置の厚さが厚くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１４６０２５号公報
【特許文献２】特開２００８−１３４３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、薄型で且つ部分調光が可能な面光源装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、出光面側に円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部を備えるレンズシートと、上記レンズシートの裏面側に形成され、上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されるＬＥＤ光源と、上記レンズシートの裏面側の上記ＬＥＤ光源が配置されていない位置に形成される反射層と、を有することを特徴とする面光源装置を提供する。
【０００８】
本発明によれば、上記ＬＥＤ光源が上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されることにより、上記ＬＥＤ光源から照射された光が、凹状レンズ部によって反射され、レンズシート内で繰り返し反射することで導光して出射されることから、面内分布が均一な光を出射することが可能である。さらに、上記ＬＥＤ光源および上記凹状レンズ部が近接するように形成されても、上述したように面内分布の均一な出射光が得られることから、面光源装置の薄型化が可能となる。
また、上記レンズシートの直下に上記ＬＥＤ光源が配置される直下型の面光源装置であることから、独立して発光制御が可能であり、ローカルディミングを実現することができる。
【０００９】
上記発明においては、上記凹状レンズ部と対応する位置に形成される凸部を有し、上記凹状レンズ部および上記凸部が嵌合するように配置される拡散板を有することが好ましい。上記拡散板を有することにより、凹状レンズ部で反射されずに出射された光を拡散し、面内輝度の均一性をより向上させることが可能となるからである。また、上記拡散板が、凹状レンズ部と嵌合する凸部を有することから、拡散板の位置を容易に決定することができるからである。
【００１０】
上記発明においては、上記凹状レンズ部の凹部の断面形状の頂部の角度が、６０°〜１００°の範囲内であることが好ましい。ＬＥＤ光源から出射された光が凹状レンズ部で効率良く反射され、レンズシート内を導光することが可能となるからである。
【００１１】
本発明は、上述したような面光源装置と、上記面光源装置の上記レンズシートの出光面側に配置された表示パネルと、を有することを特徴とする表示装置を提供する。
【００１２】
本発明によれば、上述した面光源装置を用いることから、ローカルディミングを実現可能な薄型の表示装置とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、薄型で且つローカルディミングが可能であり、また出光面の出射光量の均一化および出光面内の出射光量の面内分布の均一化等の光学特性に優れた面光源装置とすることが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の面光源装置の一例を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す面光源装置を拡大した説明図である。
【図３】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図４】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図５】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図６】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図９】本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図である。
【図１０】本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の面光源装置および表示装置について詳細に説明する。
【００１６】
Ａ．面光源装置
本発明の面光源装置について説明する。本発明の面光源装置は、出光面側に円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部を備えるレンズシートと、上記レンズシートの裏面側に形成され、上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されるＬＥＤ光源と、上記レンズシートの裏面側の上記ＬＥＤ光源が配置されていない位置に形成される反射層と、を有することを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の面光源装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の面光源装置の一例を示す概略断面図である。図１に例示する面光源装置１０は、出光面３側に円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部１を備えるレンズシート２と、上記レンズシート２の裏面４側に形成され、凹状レンズ部１の頂部と対応する位置に配置されるＬＥＤ光源５ａ、５ｂと、レンズシート２の裏面４側のＬＥＤ光源５ａ、５ｂが配置されていない位置に形成される反射層６と、を有するものである。
この例において、ＬＥＤ光源５ａから出射した光Ｌは、凹状レンズ部１上の点Ｐ１で反射し、レンズシート２の出光面３上の点Ｐ２で再度反射し、レンズシート２の裏面４側に形成された反射層６の点Ｐ３で再度反射する。このように、ＬＥＤ光源５ａから出た光はレンズシート２内を導光して出射する。
ここで、図１におけるＱ１およびＱ３は、レンズシートのシート面に対する法線であり、Ｑ２は、点Ｐ１における凹状レンズ部の側面に対する法線である。また、Ｄ１は凹状レンズ部１の凹部の断面形状の頂部の角度であり、Ｄ２は凹状レンズ部１の側面と法線Ｑ１とのなす角度であり、Ｄ３は反射光と法線Ｑ３とがなす角度を示すものである。
【００１８】
また、図２は図１に例示した面光源装置を拡大した説明図である。図２に例示するように、ＬＥＤ光源５ａから出射された光Ｌが、凹状レンズ部１上の点Ｐ１で反射される時、光Ｌと凹状レンズ部１の側面とのなす角度がα１である。なお、反射の法則によりα１およびα４、α２およびα３がそれぞれ等しい角度となる。また、光Ｌとレンズシートのシート面に対する法線Ｑ１とが平行であることから、α１およびα４と、Ｄ２とは等しい角度である。
また、凹状レンズ部の断面形状の頂角Ｄ１は凹状レンズ部の頂点を通るレンズシートの法線Ｑ４で二分され、法線Ｑ１およびＱ４は平行であることから、α１およびＤ２は、１／２Ｄ１となる。
【００１９】
また、この例において、凹状レンズ部の凹部の幅をＸとし、凹状レンズ部の凹部の最深部である頂点および裏面間の距離をＹとして示す。さらにＬＥＤ光源５ａの幅をＸＬＥＤとして示すものである。
なお、図２において説明していない符号は、図１と同様のものである。
【００２０】
本発明の面光源装置によれば、上記ＬＥＤ光源が上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されることにより、上記ＬＥＤ光源から照射された光が、凹状レンズ部によって反射され、レンズシート内で繰り返し反射することで導光して出射されることから、面内分布が均一な光を出射することが可能である。さらに、上記ＬＥＤ光源および上記凹状レンズ部が近接するように形成されても、上述したように面内分布の均一な出射光が得られることから、面光源装置の薄型化が可能となる。
また、上記レンズシートの直下に上記ＬＥＤ光源が配置される直下型の面光源装置であることから、独立して発光制御が可能であり、ローカルディミングを実現することができる。
【００２１】
なお、本明細書において、「シート」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて互いから区別されるものではない。したがって、例えば、「シート」は板とも呼ばれる部材も含む概念である。
【００２２】
また、本明細書において、「シート面（板面）」とは対象となるシート状の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材の平面方向と一致する面（凹凸面の場合は包絡面にも相当）のことを指す。
以下、本発明の面光源装置における各構成について順に説明する。
【００２３】
１．レンズシート
まず、本発明におけるレンズシートについて説明する。本発明に用いられるレンズシートは、出光面側に円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部を備えるものである。また、裏面側には、上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に後述するＬＥＤ光源が配置され、さらにＬＥＤ光源が配置されていない位置に後述する反射層が形成されるものである。
【００２４】
ここで、上記「凹状」とは、中央部が裏面側、すなわち出光面と反対の面側に向かってへこんだ形状のことを示し、へこんだ部分について凹部と称して説明する。なお、上記「円錐形状または角錐形状の凹状レンズ部」とは、円錐形状または角錐形状のへこみを有する、すなわち上記凹部が円錐形状または角錐形状であることを示すものである。
また、「頂部」とは頂点を含む頂点近傍の領域を指すものである。
【００２５】
（１）凹状レンズ部
本発明における凹状レンズ部は、円錐形状または角錐形状であり、上記レンズシートの出光面側に形成されるものである。
このような凹状レンズ部は、後述するＬＥＤ光源より照射される光を反射し、レンズシート内に導光する機能を有するものである。
【００２６】
上記凹状レンズ部としては、レンズシート内に入射した光を反射することができるものであれば特に限定されるものではないが、全反射できるものであることが好ましい。レンズシート内を導光可能な光量が増加し、またＬＥＤ光源の直上に位置する凹状レンズ部を透過して出射される光量が減少するため、面内輝度の均一性が向上するからである。
【００２７】
このような凹状レンズ部の形状としては、上述したように円錐形状または角錐形状であり、レンズシート内に入射した光を反射し、レンズシート内に導光させることができるものであれば特に限定されるものではないが、ＬＥＤ光源から照射された光が凹状レンズ部上で反射される際の入射角が、臨界角近傍または臨界角以上となるような形状を有することが好ましい。凹状レンズ部において、全反射もしくは高反射率での反射が可能となり、光が凹状レンズ部を透過して出射されることを防止できるからである。
【００２８】
具体的には、凹状レンズ部の凹部の断面形状の頂部の角度（図１に示すＤ１）を調整し、上記入射角を臨界角近傍または臨界角以上とすることが好ましい。
以下、入射角および凹状レンズ部の凹部の断面形状の頂部の角度の関係について説明する。
【００２９】
上述した図２に例示するように、レンズシート２のシート面である出光面３に対する法線Ｑ１および凹状レンズ部１の側面がなす角度Ｄ２と、入射光Ｌおよび凹状レンズ部１の側面がなす角度α１とが、それぞれ、凹部の断面形状の頂部の角度であるＤ１の半分の角度（１／２Ｄ１）となるものである。したがって、Ｌの入射角であるα２は、次式（１）のように求められる。なお、上記入射光Ｌはレンズシートの裏面と垂直となるように入射しているものとする。
α２＝９０°−α１＝９０°−１／２Ｄ１                          （１）        
さらに、上式（１）を変形しＤ１について示したものを下式（２）とする。
Ｄ１＝１８０°−２α２                                          （２）        
これより、凹部の断面形状の頂部の角度Ｄ１を調製することにより、凹状レンズ部上で反射する際の入射角を規定することができる。
【００３０】
上述したような凹部の断面形状の頂部の角度Ｄ１としては、凹状レンズ部上で反射する際の入射角を臨界角近傍または臨界角以上とすることができるものであれば特に限定されるものではないが、通常、６０°〜１００°の範囲内であることが好ましく、７０°〜９０°の範囲内であることがより好ましく、７５°〜８５°の範囲内であることが特に好ましい。上記角度が上記範囲を超える場合、凹状レンズ部上で反射する際の入射角が臨界角より小さく、且つ十分な反射率を得られないため、凹状レンズ部を透過して出射する光量が増加し、面内輝度が不均一となる可能性を有するからである。また一方、上記角度が上記範囲に満たない場合、凹状レンズ部に所望の形状を賦型することが困難となる可能性を有するからである。
なお、凹状レンズ部が上述したような範囲内となる角度を有する形状とした際に、上記入射角が４０°〜６０°となる。また一般的なレンズシートの主成分であるアクリル樹脂の臨界角は４２°程度であることから、ＬＥＤ光源から照射された光は凹状レンズ部においてほぼ全反射される。ここで、樹脂の種類によって臨界角は大きく異ならないことから、一般的な樹脂を用いて形成されるレンズシートであれば、同様の結果が得られると考えられる。
【００３１】
また本発明における凹状レンズ部の形状としては、上述したように凹部の形状が角錐形状であっても良く、円錐形状であっても良いが、反射光の均一性等の観点から、円錐形状であることが好ましい。
【００３２】
また凹状レンズ部の側面の形状としては、上記凹状レンズ部の側面が平面であっても良く（図２参照）、曲面であっても良い（図３参照）。なお、上記凹状レンズ部の側面の形状が曲面である場合、曲面の接線とレンズシートのシート面に対する法線とがなす角度は、レンズシートの出光面側に近くなるにしたがって大きくなることが好ましい。反射効率が良好となるからである。
なお、図３は本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図であり、図３において説明していない符号は、図１に記載のものと同様である。
【００３３】
本発明における凹状レンズ部の幅としては、ＬＥＤ光源から照射した光が一度凹状レンズ部において反射されることによって、レンズシート内を導光することから、後述するＬＥＤ光源の幅よりも大きいものであれば特に限定されるものではない。
ここで、上記凹状レンズ部の幅とは、レンズシートの出光面と、凹状レンズ部の端部で構成される形状の径（多角形状の場合は、対角線）をいう（図２に例示するＸ）。
【００３４】
また本発明における凹状レンズ部の凹部の最深部である頂点および裏面間の距離（図２に例示するＹ）としては、本発明に用いられるレンズシートに所望の機能を付与できるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、本発明に用いられるレンズシートの厚さに対して、１０％〜６０％の範囲内であることが好ましく、２０％〜５０％の範囲内であることがより好ましく、３０％〜４０％の範囲内であることが特に好ましい。
上記割合が上記範囲に満たない場合、レンズシートの厚さに対して凹状レンズ部の凹部が深くなり、レンズシートの強度が低下する可能性を有するからである。また一方、上記割合が上記範囲を超える場合、レンズシートの厚さに対して凹部が浅くなり、１個当たりの凹状レンズ部がＬＥＤ光源から照射された光を反射可能な部分の面積、すなわち凹状レンズ部の側面の面積が不十分となり、レンズシート内の導光が良好でなくなることから、面内輝度が不均一となる可能性を有するからである。
【００３５】
具体的な上記凹状レンズ部の頂点およびレンズシートの裏面間の距離としては、０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。
【００３６】
また本発明における凹状レンズ部間の距離は、凹状レンズ部の頂部と後述するＬＥＤ光源とが対応する位置となるように形成されるものであれば特に限定されるものではなく、ＬＥＤ光源間の距離に応じて適宜設定されるものである。
【００３７】
（２）レンズシートの構成成分
本発明に用いられるレンズシートは、所望の屈折率を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ガラス、樹脂等を挙げることができる。中でも微細な形状を形成することが容易となることから、樹脂を用いるものが好ましい。
【００３８】
上記樹脂としては、一般的な樹脂を使用することが可能であり、例えば、紫外線硬化性樹脂、電子線硬化性樹脂等の電離放射線硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を挙げることができる。
このような樹脂の具体的な例としては、アクリル樹脂、オレフィン樹脂、ポリカーボネート樹脂等を好適に用いることができ、さらに光透過性が高く、汎用性に優れることからアクリル樹脂を特に好適に用いることができる。
【００３９】
上記樹脂がアクリル樹脂である場合、具体的な例としては、分子内に少なくとも一つの（メタ）アクリロイル基を有するモノマーを重合させるもの、（メタ）アクリロイル基含有モノマーの二種以上、あるいは、そこにさらにビニルモノマーやアリルモノマー等のエチレン性不飽和結合を有するモノマーを加えて共重合又はグラフト重合させて得られるポリマー等を挙げることができる。
なお、本明細書中において（メタ）アクリロイルはアクリロイル及びメタクリロイルを表し、（メタ）アクリレートはアクリレート及びメタクリレートを表し、（メタ）アクリルはアクリル及びメタクリルを表す。
【００４０】
また上記樹脂としては、散乱粒子を含有しているものであっても良い。レンズシート内を進行する光が、上記散乱粒子に衝突し、屈折または反射させることから光の進行方向を変化させることが可能となるため、出光面から光を均一に出射することができる。
【００４１】
このような散乱粒子としては、一般的なレンズシートに用いられるものを用いることができ、無機系粒子、有機系粒子のいずれも用いることができる。具体的には、無機系粒子としては、シリカ（二酸化珪素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、ジルコニア（二酸化ジルコニウム）等の粒子が挙げられる。また、有機系粒子としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の粒子が挙げられる。これらの粒子は、１種単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００４２】
上記散乱粒子の形状としては、例えば、真球等の略球形、楕円球形、不定形等が挙げられる。中でも、分散安定性に優れることから、略球形が好ましい。
また、上記散乱粒子の含有量としては、適宜調節されるものである。
【００４３】
また上記レンズシートとしては、添加剤を含有するものであっても良く、上記添加剤としては、一般的なレンズシートに用いられるものであれば特に限定されるものではない。
【００４４】
（３）レンズシートの形成方法
本発明に用いられるレンズシートの形成方法としては、複数の凹状レンズ部を形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、金型を用いて射出成型や圧縮成型時に形成する方法、押出成型やキャスティング法で作製した平板に熱や紫外線によるインプリント法により転写する方法、炭酸ガスレーザ等で溶融飛散させて形成する方法、加熱圧縮成型法により形成する方法、およびダイヤモンドバイトで切削して形成する方法等が挙げられる。なお、このような凹状レンズ部の作製方法としては、例えば、使用される樹脂の種類等に応じて適宜選択される。
【００４５】
（４）レンズシート
本発明に用いられるレンズシートとしては、裏面が平滑面であっても良く（図１参照）、微細形状を有する面であっても良い（図４参照）。ここで、図４は本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図であり、図４に示す面光源装置１０は、レンズシート２が裏面４上に裏面微細構造４ａを有するものである。
上記裏面微細構造は、上述した凹状レンズ部により反射された光が、上記裏面微細構造によって反射し、再度レンズシート内に入射、導光させる機能を有するものである。なお、上記裏面微細構造を透過した光についても、後述する反射層によって反射され、レンズシートの出光面側に光の進行方向を変化させることができる。
【００４６】
このような裏面微細構造の形状としては、レンズシート内を導光する光の進行方向を出光面側に変えることができるものであれば特に限定されるものではなく、図４に例示するような凹形状を有するものであっても良く、また図示はしないが凸形状を有するものであっても良い。このような凸形状を有する裏面微細構造の形状としては、例えば、ドットパターン形状、単位プリズム形状等を挙げることができる。
【００４７】
本発明に用いられるレンズシートの厚さとしては、所望の機能を発揮できるものであれば特に限定されるものではなく、通常、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましく、１ｍｍ〜４ｍｍの範囲内であることがより好ましく、１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。
上記レンズシートの厚さが上記範囲を超える場合、本発明の面光源装置の薄型化を達成することが困難となる可能性を有するからである。また一方、上記厚さが上記範囲に満たない場合、所望の形状を賦型することが困難となり、十分な面内輝度を付与することが困難となる可能性や出射光の面内分布が不均一となる可能性を有するからである。
【００４８】
また本発明におけるレンズシートは、上述したような凹状レンズ部を備えるものであれば特に限定されるものではなく、他の構成を有するものであっても良い。このような他の構成としては、例えば、反射部位、微粒子含有層等を挙げることができる。
【００４９】
（ｉ）反射部位
上記反射部位は、凹状レンズ部の凹部に形成されるものであり、ＬＥＤ光源から照射された光が直上に形成される凹状レンズ部を透過することによって出射されることを防止する機能を有するものである。これにより、面内輝度の均一性を維持することが可能となる。
【００５０】
このような反射部位としては、所望の反射特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、反射特性を有する材料からなるもの、反射特性を有する微粒子が均一に分散されてなるもの等を挙げることができる。
上記反射部位が反射特性を有する材料からなるものである場合、このような反射特性を有する形成材料としては、銀、アルミニウム等を挙げることができる。
また、上記反射部位が反射特性を有する微粒子が均一に分散されてなるものである場合、上記反射特性を有する微粒子としては、例えば、酸化チタン等の有色微粒子、表面に銀の層を形成した有機微粒子を挙げることができる。
なお、上記微粒子を分散させる分散媒としては、一般的な樹脂を用いることができ、なかでも汎用性に優れることから紫外線硬化性樹脂を好適に用いることができる。
【００５１】
また本発明における反射部位としては、ＬＥＤ光源から照射された光が直上に形成される凹状レンズ部を透過して出射されることを防止することができるものであれば特に限定されるものではなく、通常、凹状レンズ部の凹部の頂部に形成されるものである。
具体的な例としては、図５に示す反射部位７のような凹部の形状に充填されるものであっても良く、図示はしないが、凹部の壁面上にのみ形成されるものであっても良い。
なお、図５は本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図であり、図５における説明していない符号については図１と同様のものとすることができる。
【００５２】
上記反射部位の高さとしては、上述したようにＬＥＤ光源から照射される光が、直上に形成された凹状レンズ部に反射されることなく出射されることを防ぐことができる形状であれば特に限定されるものではないが、例えば、凹状レンズ部の凹部の深さ、すなわち凹状レンズ部の頂点およびレンズシートの出光面間の距離に対して、１０％〜５０％の範囲内となることが好ましく、１５％〜４０％の範囲内となることがより好ましく、２０％〜３５％の範囲内となることが特に好ましい。
上記割合が上記範囲を超える場合、レンズシート内を導光してきた光も反射し、凹状レンズ部上から出射する光量が減少し、面内輝度が不均一となる可能性を有するからである。また一方、上記割合が上記範囲に満たない場合、十分な反射特性を発揮することが困難となり、ＬＥＤ光源から入射した光が凹状レンズ部を透過して出射される可能性を有するからである。
具体的には、上記反射部位の高さ、すなわち図５で示すＨは、０．１ｍｍ〜１ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．２ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲内であることがより好ましく、０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。
【００５３】
（ii）微粒子含有層
本発明に用いられる微粒子含有層は、レンズシートの裏面側に形成される層であり、微粒子を含有する層である。上記微粒子含有層は、微粒子を含有することにより、上述した凹状レンズ部により反射された光を散乱または反射する機能を有するものである。
【００５４】
上記微粒子含有層に用いられる微粒子としては、散乱または反射することにより、光の進行方向を変化させることができるものであれば特に限定されるものではない。
このような微粒子含有層が形成される位置としては、レンズシートの裏面側に形成されるものであれば特に限定されるものではなく、中でもレンズシートの裏面においてＬＥＤ光源が配置されていない箇所に形成されることが好ましい。
また、上記微粒子含有層が形成される位置としては、レンズシートの裏面においてＬＥＤ光源が配置されていない箇所全体に形成されても良く、部分的に形成されていても良い。なお、微粒子含有層が、レンズシートの裏面においてＬＥＤ光源が配置されていない箇所に部分的に形成される場合、等間隔に形成されても良く、離散的に形成されていても良い。
【００５５】
２．ＬＥＤ光源
本発明に用いられるＬＥＤ光源について説明する。本発明に用いられるＬＥＤ光源は、上記レンズシートの裏面側に形成され、上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されるものである。
【００５６】
このようなＬＥＤ光源としては、特に限定されるものではなく、一般的に用いられるＬＥＤ光源を用いることができる。上記ＬＥＤ光源が白色発光するＬＥＤである場合、光源の数が少なくとも均一な白色とすることができる。また、光源がそれぞれ、光の三原色に近い色の発光を行う３種類のＬＥＤ光源である場合、これら３種類のＬＥＤ光源がそれぞれ独立して配置されることにより白色の照明光が出射されるので、色バランス調整を容易に行うことができ、表示部の品位を高め、画像をより美しく見せることができる。
【００５７】
また、本発明に用いられるＬＥＤ光源としては、上述したレンズシート内に十分な光量の光を照射可能なものであれば特に限定されるものではない。
このようなＬＥＤ光源の大きさとしては、上記「１．レンズシート」の項にも記載したように、ＬＥＤ光源から出射した光を凹状レンズ部において反射してレンズシート内を導光させる目的から、ＬＥＤ光源の幅が上述した凹状レンズ部の幅よりも小さく設定されるものである。
なお、上記ＬＥＤ光源の幅とは、ＬＥＤ光源の光源部の幅（図２に示すＸＬＥＤ）を示すものである。ここで、上記ＬＥＤ光源の光源部の形状が四角形形状である場合、四角形の長辺を示し、また上記ＬＥＤ光源の光源部の形状が円形形状である場合、その直径を示すものである。
【００５８】
本発明に用いられるＬＥＤ光源においては、上記ＬＥＤ光源の幅と、ＬＥＤ光源および凹状レンズ部間の距離との比率が、ＬＥＤ光源の幅：ＬＥＤ光源および凹状レンズ部間の距離＝１：０．５〜１：４の範囲内であることが好ましく、１：１〜１：３の範囲内であることがより好ましく、１：１．５〜１：２．５の範囲内であることが特に好ましい。
上記比率が上記範囲に満たない場合、ＬＥＤ光源の端部から照射された光が凹状レンズ部において反射される際に、臨界角よりも小さい入射角となり、直上に形成される凹状レンズ部において反射されず、透過して出射し、面内輝度が部分的に高くなり不均一となる可能性を有するからである。また一方、上記比率が上記範囲を超える場合、ＬＥＤ光源から照射される光量が不十分となり、十分な面内輝度を保持することが困難となる可能性を有するからである。
【００５９】
また本発明に用いられるＬＥＤ光源としては、上述したレンズシートの凹状レンズ部の頂部と対応する位置に形成されるものであれば特に限定されるものではなく、具体的には、隣接するＬＥＤ光源間の距離が、通常、１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内であることが好ましく、２０ｍｍ〜８０ｍｍの範囲内であることがより好ましく、３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内であることが特に好ましい。
上記隣接するＬＥＤ光源間の距離が上記範囲より短い場合、レンズシート内を区分する際に一つの区分において多数のＬＥＤ光源から照射された光が重なりあって出射されるため、特定の光源を調整して部分的に調光するローカルディミングが困難となる可能性を有するからである。また一方、上記範囲より長い場合、十分な面内輝度を保持することが困難となる可能性を有するからである。
【００６０】
本発明に用いられるＬＥＤ光源は、上述したようにレンズシートの裏面側、かつ上記凹状レンズ部の頂部と対応する位置に形成されるものであれば特に限定されるものではないが、通常レンズシートに密着して形成されるものであることが好ましい。レンズシートとＬＥＤ光源との間に空気からなる層が形成されることによって、レンズシートの表面で光が反射して、レンズシート内に入射する光量が減少する可能性を有するからである。
【００６１】
３．反射層
次に、本発明に用いられる反射層について説明する。本発明における反射層は、上記レンズシートの裏面側に形成され、上記ＬＥＤ光源が配置されていない位置に形成されるものである。
上記反射層は、上述したレンズシートの凹状レンズ部によって反射され、上記レンズシートの裏面を透過した光を反射し、上記光の進行方向をレンズシートの出光面側に変化させる機能を有するものである。
【００６２】
本発明に用いられる反射層としては、レンズシート内を導光して裏面側から出射された光を反射することができるものであれば特に限定されるものではなく、正反射するものであっても良く、拡散反射するものであっても良い。
【００６３】
このような反射層としては、一般的な反射層を用いることができ、例えば、白色の散乱反射層、金属等の高い反射率を有する材料からなる反射層、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を有する反射層等を挙げることができる。具体的な反射層の形成材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ（白ＰＥＴ））、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン、ポリオレフィン等の樹脂、ならびにアルミニウム、銀等の金属を挙げることができる。
反射層に樹脂を用いる場合、反射性を高めるために、顔料を含む白色のものであることが好ましい。なお、上記顔料としては、例えば、二酸化チタン、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。
上記反射層に金属を用いる場合、例えば、銀、アルミニウム、クロム等の高い反射率を有する金属膜を蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等により形成することができる。
【００６４】
上記反射層の形成される位置としては、上記ＬＥＤ光源が配置されていない位置であれば特に限定されるものではなく、上述したレンズシートの裏面側のＬＥＤ光源が配置されていない箇所において全体的に形成されるものであっても良く（図１参照）、部分的に形成されるものであっても良い。
また上述したように、ＬＥＤ光源が配置されていない箇所において部分的に反射層６が形成される場合、図６に例示するように、裏面４側に等間隔に形成されるものであっても良く、図７に例示するように、離散的に形成されるものであっても良い。
さらに、上記反射層が離散的に形成される場合、出射光の面内輝度の均一性向上の観点から、図７に例示するように、隣接するＬＥＤ光源間の中央に近づくにつれて密になるような配置を設定することが好ましい。隣接するＬＥＤ光源間の中央、すなわちＬＥＤ光源から離れる程、光が凹状レンズ部または出光面において反射されて裏面に到達しやすいからである。
なお、上述した図６および図７は、本発明の面光源装置の他の例を示す概略断面図であり、図６および図７における説明していない符号については、図１と同様のものである。
【００６５】
このような反射層の膜厚としては、十分に光を反射可能であれば特に限定するものではなく、通常、３０μｍ〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
上記反射層の膜厚が上記範囲に満たない場合、レンズシートの裏面から出射した光を効率良く反射することが困難となる可能性を有するからである。また一方、上記反射層の膜厚が上記範囲を超える場合、本発明の面光源装置の薄型化が困難となる可能性を有するからである。
【００６６】
４．その他の構成
本発明の面光源装置としては、上述した構成の他に、必要に応じて他の構成を有していても良い。例えば、拡散板、光学シート、偏光反射シート等を挙げることができる。
【００６７】
（１）拡散板
本発明における拡散板としては、一般的な面光源装置に用いられるものであれば公知の拡散板を用いることができる。上記拡散板は、レンズシートと対向するように配置されることにより、レンズシートの出光面から出射した光を拡散し、面内輝度の均一性をより向上させる機能を有するものである。
【００６８】
このような拡散板としては、図８に例示されるように平滑な拡散板８であっても良く、凹凸形状を有するものであっても良いが、中でも、図９に例示するようなレンズシート２の凹状レンズ部１と対応する位置に形成される凸部８ａを有し、凹状レンズ部１および凸部８ａが嵌合するように配置されるものであることが好ましい。ＬＥＤ光源から照射された光が直上に形成された凹状レンズ部を透過して出射した光を十分に拡散させることができるからである。また上記凸部と上記凹状レンズ部とが嵌合するように配置されることにより、拡散板の位置を容易に決定することも可能となる。
ここで、図８および図９においては、レンズシート２のシート面、および拡散板８の板面は互いに平行となっている。なお、図８および図９における説明していない符号については、上記図１と同様のものであるため、ここでの記載は省略する。
【００６９】
このように上記拡散板が凸部を有するものである場合、レンズシートおよび拡散板の間隙を一定に保つ観点から、レンズシートの凹状レンズ部に拡散板の凸部が接するように反射部位を形成しても良い。なお、上記反射部位は、上記「１．レンズシート」の項に記載したものと同様のものを用いることができる。
このとき、反射部位の形成方法としては、反射部位の形成材料を含有する反射部位形成用塗工液を調製し、凹状レンズ部に滴下した後、拡散板を配置して反射部位形成用塗工液を硬化させる方法等を用いることができる。
【００７０】
本発明に用いられる拡散板は、一般的に拡散板として用いられるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、メタクリル酸スチレン共重合体、メタクリル酸メチルスチレン共重合体、アクリロニトリルスチレン共重合体、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン等から形成されるものを用いることができる。
【００７１】
また、本発明に用いられる拡散板としては、粒子を含有していても良い。例えば、シリカおよびアルミナ等の無機系粒子、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレンおよびポリフルオロビニリデン等のフッ素樹脂粒子およびシリコーン樹脂粒子等が挙げられる。これらの粒子は、１種単独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良い。粒子の平均粒径は、散乱性の点から０．８μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。粒子の含有量は、適宜調節すれば良い。
【００７２】
また本発明に用いられる拡散板の厚さとしては、適宜調節されれば良く、例えば、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内であることが好ましい。上記拡散板の厚さが上記範囲に満たない場合、上述したレンズシートより出射した光を十分に拡散することが困難となる可能性を有するからである。また一方、上記拡散板の厚さが上記範囲を超える場合、本発明の面光源装置の薄型化が困難となる可能性を有するからである。
【００７３】
本発明に用いられる拡散板の形成方法としては、所望の形状を賦型することができるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な形成方法を用いることができる。
【００７４】
（２）光学シート
本発明に用いられる光学シートとしては、上記拡散板に対向するように配置されるものであり、拡散板から出射された光を入射し、進行方向を変化させて出射させることによって集光し、レンズシートのシート面に対する法線方向の輝度を向上させる機能を有する部材である。
このような光学シートとしては、一般的な面光源装置に用いられるものを用いることができ、例えばプリズムシート、拡散シート等を挙げることができる。
なお、上記光学シートのシート面は、上記レンズシートのシート面、および上記拡散板の板面と互いに平行となっている。
【００７５】
上記プリズムシートは、複数の単位プリズムを有するものであり、上記単位プリズムの断面形状の頂角を調節することによって、プリズムシートのシート面に対する法線方向に集中的に光を出射することができるものである。
なお、上記断面形状の頂角としては、プリズムシートのシート面に対する法線方向の輝度を向上させることができるものであれば特に限定されるものではなく、一般的な面光源装置に用いられるプリズムシートと同様とすることができるが、中でも直角であることが特に好ましい。より効果を発揮することができるからである。
【００７６】
また、上記拡散シートとしては、上記拡散板に対向するように配置されるものであり、上記プリズムシートと同様に、レンズシートのシート面に対する法線方向の輝度を向上させる機能を有する部材である。
【００７７】
このような拡散シートとしては、一般的な面光源装置に用いられる公知の拡散シートを使用することができる。また、上記拡散シートとして、本発明に用いられる拡散板を重ねて用いても良い。
【００７８】
（３）偏光反射シート
本発明に用いられる偏光反射シートは、上述したレンズシートまたは上記光学シートから出射される光のうち、特定の偏光成分のみを透過し、それ以外の偏光成分を反射する偏光分離機能を有する部材である。本発明の面光源装置を液晶表示装置に用いた場合、液晶セルと偏光反射シートとの間に偏光板が設けられている際に、偏光板は特定の偏光成分のみを選択的に透過するので、偏光反射シートを用いて特定の偏光成分以外の偏光成分を選択的に反射させ再利用することで、偏光板を通過する光の量を多くし、輝度を向上させることができる。
本発明に用いられる偏光反射シートとしては、液晶表示装置に用いられている一般的なものを用いることができる。また、偏光反射シートとして市販品を用いても良く、例えば、住友スリーエム（株）製のＤＢＥＦシリーズを用いることができる。
【００７９】
５．面光源装置
本発明の面光源装置の形成方法としては、上述したような面光源装置を形成できる方法であれば特に限定されるものではなく、公知の方法を用いることができる。例えば、凹状レンズ部を有するレンズシートを形成し、上記レンズシートの裏面、すなわち上記凹状レンズ部の形成された面と反対面側の、ＬＥＤ光源が配置されない部分に反射層を形成した後、別途支持体上に、凹状レンズ部の頂部と対応する位置に配置されたＬＥＤ光源を接着させる方法等を挙げることができる。
【００８０】
また上記ＬＥＤ光源を接着させる方法としては、接着剤層を形成して接着させる方法を好適に用いることができる。なお、このような接着剤層としては、ＬＥＤ光源をレンズシート上に接着できるものであれば特に限定されるものではないが、上記レンズシートと同様の屈折率を有するものであることが好ましい。レンズシート−接着剤層界面等において屈折率が変化し、レンズシート内に照射された光の凹状レンズ部における反射率が低下することを防止できるからである。これにより、レンズシート内を光が導光し、面内輝度の均一性に優れた面光源装置とすることができる。
【００８１】
このような接着剤層としては、上述したレンズシートの形成材料と同様の屈折率を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤等を用いて形成されるものを挙げることができる。
【００８２】
Ｂ．表示装置
次に、本発明の表示装置について説明する。本発明の表示装置は、上述した面光源装置と、上記面光源装置の上記レンズシートの出光面側に配置された表示パネルとを有することを特徴とするものである。
【００８３】
本発明の表示装置について図面を用いて説明する。図１０（ａ）、（ｂ）は、本発明の表示装置の一例を示す概略断面図である。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、表示装置２０は、表示パネル１１と、表示パネル１１の背面側に配置され、表示パネル１１を背面側から面状に照らす面光源装置１０とを備えている。表示装置２０が液晶表示装置である場合、表示パネル１１は液晶表示パネルであり、出光側に配置された上偏光板１３と、入光側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３および下偏光板１４の間に配置された液晶セル１２とを有している。面光源装置１０は、図１および図８に示す面光源装置と同様である。
なお、図１０において、レンズシート２のシート面、拡散板８の板面、表示パネル１１のパネル面、および表示装置２０の表示面は互いに平行となっている。
【００８４】
上述したような液晶セル１２は、図示しないが、一対の支持板と、支持板間に配置された液晶と、液晶分子の配向を一つの画素を形成する領域ごとに電場によって制御する電極とを有する。支持板間の液晶は、一つの画素を形成する領域ごとにその配向を変化させられ得るようになっている。この結果、液晶パネル１１は、面光源装置１０からの光の透過または遮断を画素ごとに制御するシャッターとして機能し、画像を形成するようになる。すなわち、面光源装置１０を出射した光は液晶パネル１１に入射し、液晶パネル１１は面光源装置１０からの光を画素ごとに選択的に透過させ、液晶表示装置２０の観察者が映像を観察することができるようになる。
【００８５】
本発明によれば、上述した面光源装置を有するので、ローカルディミングを行うことができる薄型の表示装置とすることができる。
なお、面光源装置については、上記「Ａ．面光源装置」の項に詳しく記載したので、ここでの説明は省略する。
以下、本発明の表示装置における他の構成について説明する。
【００８６】
本発明に用いられる表示パネルとしては、一般的な情報表示体を用いることができ、例えば、液晶パネル等が挙げられる。なお、液晶パネルの詳細については、種々の公知文献（例えば、「フラットパネルディスプレイ大辞典（内田龍男、内池平樹監修）」２００１年工業調査会発行）に記載されているため、ここでの説明は省略する。
【００８７】
本発明の表示装置の用途としては、例えば、テレビ、パソコン、モニター、デジタルサイネージ等が含まれる。
【００８８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８９】
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００９０】
［実施例１］
（ＬＥＤ光源配列基板の作製）
ＬＥＤ光源（光源部のサイズ：１．２ｍｍ×０．８ｍｍ、高さ０．５ｍｍ）を準備し、基板（横７００ｍｍ、縦４００ｍｍ）上に、横方向に３５ｍｍ間隔で１９個、縦方向に２０ｍｍ間隔で１９個、合計３６１個のＬＥＤ光源を配置してＬＥＤ光源配列基板を形成した。
なお、ＬＥＤ光源の幅（図２に示すＸＬＥＤ）であるＬＥＤ光源の発光部の長辺が、基板の横方向と平行になるように配置した。
【００９１】
（レンズシートの作製）
レンズシートの形成材料として、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂板を用意した。上記ＬＥＤ光源が配置された間隔と同様の間隔で、所望の円錐形状の凹状レンズ部と嵌合する凸状部を備える金型を用いて、アクリル樹脂板を加熱圧縮成型することにより円錐形状の凹状レンズ部を形成した。なお、凹部の断面形状は下記の通りとした。
＜凹部の断面形状＞
底面の幅（図２に示すＸ）：２．８ｍｍ
深さ：１．６８ｍｍ
頂角（図２に示すＤ１）：８０°
【００９２】
（面光源装置の作製）
レンズシートの凹状レンズ部が形成された面と反対面である裏面上の、ＬＥＤ光源を配置しない部分に、酸化チタンを含有した塗工液を塗布して反射層を形成した。その後、ＬＥＤ光源配列基板およびレンズシートを、エポキシ系接着剤を用いて接着し、面光源装置を作製した。
【００９３】
［実施例２］
（ＬＥＤ光源配列基板の作製）
ＬＥＤ光源（光源部：直径０．６ｍｍの円形、高さ０．５ｍｍ）を準備し、基板（横１０００ｍｍ、縦５６０ｍｍ）上に、横方向に５０ｍｍ間隔で１９個、縦方向に４０ｍｍ間隔で１３個、合計２４７個のＬＥＤ光源を配置してＬＥＤ光源配列基板を形成した。
【００９４】
（レンズシートの作製）
レンズシートの形成材料として、厚さ１．５ｍｍのアクリル樹脂板を用意し、上記ＬＥＤ光源の配置された間隔と同様の間隔で、実施例１と同様に、円錐形状の凹状レンズ部を形成した。なお、凹部の断面形状は下記の通りとした。
＜凹部の断面形状＞
底面の幅（図２に示すＸ）：２．４ｍｍ
深さ：１．２ｍｍ
頂角（図２に示すＤ１）：９０°
また、凹状レンズ部の凹部に、酸化チタンを含有した反射部位形成用塗工液を用いて、高さ０．２ｍｍの反射部位を形成した。
【００９５】
（面光源装置の作製）
実施例１と同様に、反射層を形成した。その後、ＬＥＤ光源配列基板およびレンズシートを、アクリル系接着剤を用いて接着し、面光源装置を作製した。
【００９６】
［実施例３］
（ＬＥＤ光源配列基板の作製）
ＬＥＤ光源（光源部：直径１ｍｍの円形、高さ０．７ｍｍ）を準備し、基板（横８００ｍｍ、縦４５０ｍｍ）上に、横方向に８０ｍｍ間隔で９個、縦方向に４５ｍｍ間隔で９個、合計８１個のＬＥＤ光源を配置してＬＥＤ光源配列基板を形成した。
【００９７】
（レンズシートの作製）
レンズシートの形成材料として、厚さ２ｍｍのアクリル樹脂板を用意し、上記ＬＥＤ光源の配置された間隔と同様の間隔で、実施例１と同様に、円錐形状の凹状レンズ部を形成した。なお、凹部の断面形状は下記の通りとした。
＜凹部の断面形状＞
底面の幅（図２に示すＸ）：１．８ｍｍ
深さ：１．３ｍｍ
頂角（図２に示すＤ１）：７０°
【００９８】
（面光源装置の作製）
レンズシートの円錐形状の凹状レンズ部と嵌合する凸部を備えており、１０重量％シリコーン樹脂粒子（粒径：２μｍ）含有メタクリル酸スチレン共重合体からなる厚さ１ｍｍの拡散板を用意した。次に、レンズシートの凹状レンズ部に拡散板の凸状レンズ部が嵌合するように配置した。続いて、実施例１と同様に、反射層を形成した。その後、ＬＥＤ光源配列基板、および拡散板が配置されたレンズシートを、アクリル系接着剤を用いて接着し、面光源装置を作製した。
【００９９】
［評価］
実施例１、実施例２および実施例３で作製した面光源装置において、１つのＬＥＤ光源を点灯した際に光る範囲を観察したところ、いずれの実施例においてもほぼ隣接する光源までの領域であり、部分的に発光が制御できることが確認できた。これにより、ローカルディミング可能な面光源装置であることが示唆された。
また、全てのＬＥＤ光源を点灯した際には、いずれの実施例における面光源装置でも全面において均一な発光が確認できた。
【符号の説明】
【０１００】
１  …  凹状レンズ部
２  …  レンズシート
３  …  出光面
４  …  裏面
４ａ  …  裏面微細構造
５ａ、５ｂ  …  ＬＥＤ光源
６  …  反射層
７  …  反射部位
８  …  拡散板
８ａ  …  凸部
１０  …  面光源装置
１１  …  表示パネル
１２  …  液晶セル
１３  …  上偏光板
１４  …  下偏光板
２０  …  表示装置
【図１】
2013030404.tif 000003
【図２】
2013030404.tif 000004
【図３】
2013030404.tif 000005
【図４】
2013030404.tif 000006
【図５】
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【図６】
2013030404.tif 000008
【図７】
2013030404.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013030404.tif 000011
【図１０】
2013030404.tif 000012